JP4649155B2 - 撮像装置及び撮像方法 - Google Patents

Description

本発明は、撮像技術に関し、特に光学的黒レベルを所定レベルにクランプする撮像技術に関する。

通常、ＣＣＤ等の固体撮像素子で撮像した静止画像や動画像を表示したり、記録したりする際に、撮像信号の明るさの基準として、撮像素子の光学的黒（オプティカルブラック、以降ＯＢと呼ぶ）レベルが利用される。ＯＢとは、撮像素子の受光画素部の中で遮光されて入射光に依存しない画素出力のことを指す。

このＯＢレベルを撮像信号の黒基準とする直流分再生（クランプ）回路で、ビデオカメラ等で一般的によく利用されるフィードバッククランプ方式の装置構成の一例を図７に、主要動作波形を図８に示し、その動作について簡単に説明する。

図７において、まず、たとえばＣＣＤなどの固体撮像素子１０１があり、この撮像素子１０１から出力される撮像信号が、ＣＤＳ（相関２重サンプリング）回路と呼ばれる回路１０２に入力されてリセットノイズが除去された後に、オフセット加算回路１０３に入力されて所定のオフセット電圧が加算されて、そのオフセット加算出力が可変増幅器１０４に入力される。

また、ＣＤＳ回路１０２は、端子１０６より入力された所定の基準電圧ＶＲＥＦによって撮像信号のフィードスルー部の基準とするＣＤＳ回路を成しており、同様に、可変増幅器１０４は、基準電圧ＶＲＥＦを撮像信号の直流増幅の基準とする直流増幅器を成している。

可変増幅器１０４は、ＣＣＤ１０１の出力感度ばらつきを補正したり、撮像装置の感度設定を切り換えるためのゲイン可変手段であるが、以降、撮像装置のクランプ動作を簡略かつ明確に説明するために、ゲイン１倍として簡易的に扱うものとする。

可変増幅器１０４からの増幅出力信号は、一方で、不図示の画像処理・記録・表示回路に入力されるとともに、他方で、サンプルホールド回路１０７に入力され、端子１０９より入力されたＯＢ画素の読み出しタイミングに同期するＯＢクランプパルスによって、サンプルホールドされたＯＢレベルが、積分アンプ１０５に入力される。

積分アンプ１０５は、コンデンサ１０５ｂ、抵抗１０５ｃにより所定の積分時定数を成しており、前記サンプルホールドされたＯＢレベルと、端子１０６より入力される所定の基準電圧ＶＲＥＦとの差分電圧（クランプ誤差電圧）が前記積分時定数にて積分されるとともに、その出力（電圧ＶＲＥＦからのずれ量（誤差信号））が、オフセット加算回路１０３に入力されて減算されるネガティブフィードバック制御の構成になっている。

図８は、可変増幅器１０４の出力信号１１ＣのＯＢレベルが直流電圧レベルＶＲＥＦにクランプされて収束する様子と、そのときの各部の動作波形を示したものである。

信号波形１１ＡはＣＤＳ回路１０２の出力波形であり、撮像素子１０１から読み出された１水平ライン毎に、所定期間のＯＢ画素出力を持っており、このＯＢ画素出力期間の一部をサンプルホールドするタイミング信号がＯＢクランプパルス１１Ｄである。

信号波形１１ＡのＯＢ画素出力は、ＣＤＳ（相関２重サンプリング）回路１０２の働きにより、前記基準電圧ＶＲＥＦに比較的近い直流電圧を保っているが、実際には、撮像素子１０１のフィードスルー成分と信号成分との差成分（ＣＣＤオフセット）及び、撮像素子の温度に依存する暗電流成分が重畳されてオフセット誤差を有している。（通常、数ミリ〜数十ミリボルト）

このオフセット誤差は、撮像素子ごとにばらつき、また、温度により変動する。そして、このオフセット誤差が可変増幅器１０４によって増幅されて最終的に、撮像信号の黒レベル変動ＶＥＲＲとして出力される。

黒レベル変動ＶＥＲＲは、サンプルホールド回路１０７及び積分アンプ１０５によって、ＶＲＥＦ電圧の差分として検出され、積分されて図８に示す積分出力信号１１Ｂ（ΔＶＥＲＲ）として出力され、ＣＤＳ回路１０２の出力信号１１Ａより減算される。

ＯＢクランプパルス１１Ｄの出力毎に、この動作が繰り返されることにより、積分出力ΔＶＥＲＲは、信号波形１１Ｂのごとく黒レベル変動ＶＥＲＲへと収束し、可変増幅器１０４の出力信号のＯＢ画素出力は、信号波形１１Ｃのごとく基準電圧ＶＲＥＦへと収束する。

ところで、このようなフィードバック方式のＯＢクランプ回路では、黒レベル変動ＶＥＲＲを積分して不帰還する場合の積分の時定数が非常に重要である。

時定数が短いと水平ライン毎の出力ＯＢレベルのＶＲＥＦ電圧への追従応答性が速くなる反面、クランプ動作毎の変動量（変動頻度）もその分多くなり、横スジ上のノイズを発生し易くなる。

そのため、時定数は、この横スジ上のノイズが画質上問題にならない程度に所定の長さに設定せざるを得ない。

また、下記の特許文献１には、光学的黒領域からの信号に基づいてクランプ処理を行う撮像装置が開示されている。

特開２００３−１４３４８８号公報

このような従来のフィードバック方式のＯＢクランプ回路においては、ＯＢの変動量の主要因として撮像素子のＣＣＤオフセット及び暗電流成分によるオフセット誤差を想定しており、これらのオフセット誤差成分を補正することを主眼に設計がなされている。

本来、これらのオフセット誤差成分は、撮像信号のフルレンジ（〜１ボルト）に対して、その１０分の１以下（数ミリ〜数十ミリボルト）と、あまり大きなものではない。

ところで、ＣＣＤなどの固体撮像素子に直射日光などの強い光が入射されると、光電変換部で電荷がオーバーフローを起こす、所謂、ブルーミングとよばれる現象が発生する。ブルーミングが発生すると、本来は受光画素部の中で遮光されていて入射光に依存しないＯＢ画素部にもオーバーフローした電荷が流入して蓄積される場合がある。

この場合のＯＢレベルは、前記オフセット誤差成分とは異なり、正確な黒基準になり得ないばかりか、激しいブルーミングに対しては撮像信号のフルレンジのレベル（ＣＣＤ飽和レベルＶＳＡＴ）変動にまで及ぶ。

図９は、ブルーミング発生時のクランプ動作を説明するための各部の動作波形を示したものである。ＣＤＳ出力１１ＡのＯＢ出力は、ブルーミングの発生にともない急速にＣＣＤ飽和レベルＶＳＡＴに達する。可変増幅出力１１ＣのＯＢ出力は、積分アンプ１０５で設定された時定数による応答時間で、ＣＣＤ飽和レベルＶＳＡＴまで上昇した誤ったＯＢレベルに対して、ゆるやかに基準電圧ＶＲＥＦまで引き下げられる。

このように、従来のクランプ回路構成では、ブルーミング発生時に、適正なＯＢレベルを大きく逸脱する誤った黒レベルに追従してしまい、撮像信号全体が黒沈みを起こしてしまうという問題があった。

また、適正なＯＢレベルを大きく逸脱する誤った黒レベルに追従した結果、撮像素子のブルーミングが解消した後も、正常なＯＢレベルへの復帰時間が非常に長くかかってしまい、その間、黒沈みの状態が続くという問題があった。

本発明の目的は、ブルーミングによる画像の黒沈みを防止し、正常画像へ高速に復帰させることである。

本発明の撮像装置は、被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子による光電変換後の撮像信号に含まれる光学的黒レベルを抽出する光学的黒レベル抽出手段と、前記撮像信号のブランキング期間におけるブランキングレベルを抽出するブランキングレベル抽出手段と、前記光学的黒レベル抽出手段により抽出された光学的黒レベルを基準として第１の目標値にクランプする第１のモードと、前記ブランキングレベル抽出手段により抽出されたブランキングレベルを基準として第２の目標値にクランプする第２のモードとを備えるクランプ手段と、前記光学的黒レベル抽出手段で抽出した光学的黒レベルと、前記ブランキングレベル抽出手段で抽出したブランキングレベルとの差が閾値より小さい場合には前記クランプ手段を第１のモードに設定し、当該差が前記閾値より大きい場合に前記クランプ手段を第２のモードに設定する制御手段とを有することを特徴とする。
また、本発明の撮像方法は、被写体の光学像を電気信号に変換する光電変換ステップと、前記光電変換ステップによる光電変換後の撮像信号に含まれる光学的黒レベルを抽出する光学的黒レベル抽出ステップと、前記撮像信号のブランキング期間におけるブランキングレベルを抽出するブランキングレベル抽出ステップと、前記抽出された光学的黒レベルを基準として第１の目標値にクランプする第１のモードと、前記抽出されたブランキングレベルを基準として第２の目標値にクランプする第２のモードとを備えるクランプステップと、前記光学的黒レベル抽出ステップで抽出した光学的黒レベルと、前記ブランキングレベル抽出ステップで抽出したブランキングレベルとの差が閾値より小さい場合には前記クランプステップにおいて第１のモードに設定し、当該差が前記閾値より大きい場合に前記クランプステップにおいて第２のモードに設定する制御ステップとを有することを特徴とする。

撮像素子のブルーミング現象の発生によって、たとえ撮像素子の出力に適正レベルを大きく逸脱する光沢的黒レベルの変動が発生したとしても、光学的黒レベルに追従して撮像信号に黒沈みを生じるという問題を防止できる。また、撮像素子のブルーミング現象が解消した後も、正常な光学的黒レベルへの復帰を速やかに行うことができるので、応答性に優れた撮像信号を得ることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態によるフィードバック方式のＯＢクランプ回路の構成例を示すブロック図である。

まず、図１の構成について説明すると、１は被写体の光学像を電気信号に変換するＣＣＤ（ＣＣＤイメージセンサ：撮像素子）であり、このＣＤＤ１から出力される撮像信号が、ＣＤＳ（相関２重サンプリング）呼ばれる回路２に入力されてリセットノイズが除去された後に、オフセット加算回路３に入力されて所定のオフセット（直流）電圧が加算されて、そのオフセット加算出力が可変増幅器４に入力される。可変増幅器４は、所定ゲイン又は可変ゲインで撮像信号を増幅する。

また、ＣＤＳ回路２は、端子８より入力された所定の基準電圧ＶＲＥＦ１を撮像信号のフィードスルー部を基準とするＣＤＳ回路を成しており、同様に、可変増幅器４は、基準電圧ＶＲＥＦ１を撮像信号の直流増幅の基準とする直流増幅器を成している。

可変増幅器４は、ＣＣＤ１の出力感度ばらつきを補正したり、撮像装置の感度設定を切り換えるためのゲイン可変手段であるが、以降、本実施形態においては、撮像装置のクランプ動作を簡略かつ明確に説明するために、ゲイン１倍として簡易的に扱うものとする。

可変増幅器４からの増幅出力信号は、端子２６より、不図示の画像処理・記録・表示回路に入力されるとともに、その一方で、サンプルホールド回路１７に入力され、端子２３より入力されたＯＢ画素の読み出しタイミングに同期するＯＢパルスＣＰＯＢによって、サンプルホールドされたＯＢレベルがセレクタ１８に入力される。

また、可変増幅器４からの増幅出力信号は、サンプルホールド回路２０に入力されて、端子２４より入力されたブランキングタイミングに同期するブランキングパルスＣＰＢＬＫによって、サンプルホールドされたブランキングレベルが、セレクタ１８に入力される。

セレクタ１８により選択された出力は、積分アンプ６の正極に入力される。
積分アンプ６は、コンデンサ６Ｂ、抵抗６Ｃとにより所定の積分時定数を成しており、前記サンプルホールドされたＯＢレベルと、信号線７より入力される所定の基準電圧ＶＲＥＦとの差分電圧（クランプ誤差電圧）が前記積分時定数にて積分されるとともに、その出力（電圧ＶＲＥＦからのずれ量）が、減算値としてオフセット加算回路３に入力されて減算されるフィードバック制御の構成になっている。

黒レベルの異常検出回路１１は、サンプルホールド回路１９と、オフセット加算器２１、比較器１２、１４及び一次積分器（抵抗１５、コンデンサ１６）とにより構成される。

そして、前記サンプルホールドされたＯＢレベルとともに、前記サンプルホールドされたブランキングレベルが、黒レベルの異常検出回路１１に入力される。

黒レベルの異常検出回路１１では、入力されたブランキングレベルがオフセット加算器２１を介して、同じくオフセット加算器２１に入力された所定電圧ＶＴＨでレベルシフトされた後に、比較器１４の負極に入力される。

他方で、サンプルホールド回路１７でサンプルホールドされたＯＢレベルが、端子２４より入力されたブランキングタイミングに同期するブランキングパルスＣＰＢＬＫによって、リサンプリングされた後に比較器１４の正極に入力されることにより、ＯＢレベルとブランキングレベルとの大小比較が行われる。比較器１４の出力は、抵抗１５、コンデンサ１６の構成による一次積分器を介して、比較器１２の正極に入力される。比較器１２の負極には比較電圧ＶＣＭＰが入力されており、比較器１２の出力信号が、最終的に黒レベルの異常検出回路１１の検出結果として、セレクタ１８及びセレクタ１０の切り換え制御端子に入力される。

セレクタ１０には、黒レベルの基準となる直流電圧ＶＲＥＦ１、ＶＲＥＦ２が、それぞれ供給されており、黒レベルの異常検出回路１１の検出結果により、そのいずれかに切り換えられて、積分アンプ６の基準電圧ＶＲＥＦとして積分アンプ６の負極に入力される。

黒レベルの異常検出回路１１の検出は、通常状態においてローレベルを為しており、このとき、可変増幅器４からの増幅出力信号からサンプルホールドされたＯＢレベルがセレクタ１８により選択されるように接続が為されており、積分アンプ６の被積分電圧として供給される。

併せて、ＣＤＳ回路２及び可変増幅器４に供給される基準電圧と同じ電圧ＶＲＥＦ１がセレクタ１０により選択されるように接続が為されており、積分アンプ６の基準電圧ＶＲＥＦとして供給される。これにより、ＯＢレベルが直流電圧レベルＶＲＥＦを目標電圧としてクランプ動作が行われる。

通常状態において、可変増幅器４からの増幅出力信号１Ｄ（図２）のＯＢレベルが直流電圧レベルＶＲＥＦ（ＶＲＥＦ＝ＶＲＥＦ１）にクランプされて収束する際の様子は、前記従来例の図８に示した例と全く同様であるので、ここでは図示しない。

ＣＤＳ出力１ＡのＯＢ画素出力は、ＣＤＳ（相関２重サンプリング）回路２の働きにより、基準電圧ＶＲＥＦに比較的近い直流電圧を保っているが、実際には、ＣＣＤ１のフィードスルー成分と信号成分との差成分（ＣＣＤオフセット）及び、撮像素子の温度に依存する暗電流成分が重畳されてオフセット誤差を有している。（通常、数ミリ〜数十ミリボルト）

このオフセット誤差は、撮像素子ごとにばらつき、また、温度により変動する。そして、このオフセット誤差が可変増幅器４によって増幅されて最終的に、撮像信号の黒レベル変動ＶＥＲＲとして出力される。

黒レベル変動ＶＥＲＲは、サンプルホールド回路１７及び積分アンプ６によって、ＶＲＥＦ電圧の差分として検出され、積分されて、積分出力信号１Ｃとして出力され、出力１Ｃの電圧ＶＲＥＦからのずれ量がＣＤＳ回路２の出力信号１Ａより減算される。

これによって、ＯＢクランプパルス１Ｅの出力毎に、この動作が繰り返されることにより、積分出力１Ｂ及び可変増幅器４の出力信号のＯＢ画素出力は、基準電圧ＶＲＥＦへと収束する。

次に、本実施形態におけるブルーミング発生時のクランプ動作を説明する。
図２は、本実施形態におけるブルーミング発生時のクランプ動作を説明するための各部の動作波形を示したものである。

ＣＤＳ出力１ＡのＯＢ出力は、ブルーミング現象の発生にともない急速に上昇しＣＣＤ飽和レベルＶＳＡＴに達する。可変増幅出力１ＤのＯＢ出力は、最初、ＣＤＳ出力１ＡのＯＢ出力上昇に合わせて上昇を開始し、サンプルホールド回路１７を通じて積分アンプ６へ入力されて、積分アンプ６で設定された時定数による応答時間で、上昇したＣＤＳ出力１ＡのＯＢレベルに対してゆるやかに基準電圧ＶＲＥＦ１まで引き下げるように働く。

しかし、急速にＣＣＤ飽和レベルＶＳＡＴまで上昇したＯＢ出力に対して、黒レベルの異常検出回路１１は、黒レベルの異常を検知して、その出力がハイレベルとなって、セレクタ１０により基準電圧ＶＲＥＦが、通常状態における電圧ＶＲＥＦ１から異常状態におけるＶＲＥＦ２へと切り換えられる。

図３は、その時の黒レベル異常検出回路１１における検出動作を説明するための各部の動作波形を示したものであり、まさに、ＣＣＤに強い光が入射されてブルーミングが発生し、信号読み出し期間とＯＢ期間の両方に渡って、信号レベルがＣＣＤの飽和レベルＶＳＡＴにまで変動した場合の様子を示している。

まず、可変増幅出力１Ｄは、１ライン単位の撮像信号の様子を模式化して示したものであり、１水平ライン毎の信号は、大まかに、ブランキング期間と映像読み出し期間とＯＢ期間とにより構成される。ブランキング期間は、ＣＣＤからの画素信号の読み出しを停止している期間である。

可変増幅出力１Ｄでは、ＯＢ期間の信号レベルが、ブルーミング現象により、本来の黒レベルから、映像読み出し期間の信号レベルと同様に、ＣＣＤの飽和レベルＶＳＡＴに、急速に上昇する。

ＣＣＤからの画素の読み出しの行われていないブランキング期間においては、ブルーミングの影響はまったく生じない。

しかしながら、ブランキングレベルＶＢＬＫは、ＯＢレベルＶＯＢがブルーミング現象のない本来の黒レベルに有るときにも、ＶＯＢとの間に所定の電位差ΔＶをもつ。

ΔＶは、マイナス符号をもつ場合も有りうるが、本実施形態では、（ΔＶ＝ＶＯＢ−ＶＢＬＫ）とし、ＶＢＬＫ＜ＶＯＢの場合について説明する。

そして、可変増幅出力１Ｄは、ＯＢパルスＣＰＯＢ（１Ｅ）によってサンプルホールドされ、その直後にブランキングパルスＣＰＢＬＫ（１Ｆ）により再びサンプルホールドされたＯＢレベルＶＯＢは、それまでの本来の黒レベルからＣＣＤの飽和レベルＶＳＡＴに変わる。

一方、可変増幅出力１Ｄは、ブランキングパルスＣＰＢＬＫ（１Ｆ）によりサンプルホールドされたブランキングレベルＶＢＬＫはほとんど変化せず、オフセット加算器２１の出力も、一定レベル（ＶＢＬＫ＋ＶＴＨ）を保つ。

通常、ＶＢＬＫ、ＶＯＢ間の電位差ΔＶを考慮の上で、撮像信号が持っている黒レベル変動ＶＥＲＲを、およそ逸脱する黒レベル変動が発生した際に、初めて、ＯＢレベルＶＯＢと、（ＶＢＬＫ＋ＶＴＨ）との間で、比較レベルの逆転が起こるように、適切な閾値電圧レベルＶＴＨが設定される。

したがって、この場合（ＶＯＢ＝ＶＳＡＴ）、比較器１４の正極にはＶＳＡＴ、負極には、（ＶＢＬＫ＋ＶＴＨ）が入力されて、比較器１４の出力１Ｇは、ブランキングパルスＣＰＢＬＫ（１Ｆ）のタイミングで、ローレベルからハイレベルに逆転する。そして、比較器１４の出力１Ｇは、ＰＧＡ出力信号１ＤのＯＢレベルＶＯＢが、ブルーミング現象が解消して本来のＯＢレベルに戻るまでの間、ハイレベルを保持する。

さらに、比較器１４の出力１Ｇは、抵抗１５、コンデンサ１６からなる一次積分器を介して、比較器１２において、所定の比較電圧ＶＣＭＰと比較されて出力される。積分器の時定数、及び比較電圧ＶＣＭＰは、所定の水平ライン数以上、比較器１４の出力１Ｇがハイレベルを保持し続けた場合に、ちょうど電圧ＶＣＭＰに達するように設定が為されており（通常、数ラインから数十ライン）、これにより、比較器１４の出力１Ｇがハイレベルが初めて、黒レベル異常検出回路１１の検出出力として、比較器１２の出力１Ｊに伝達される。

これは、たとえば、可変増幅器などのゲイン切り換えにより生じた極めて短期間のＯＢ変動に、黒レベル異常検出回路１１が敏感に反応して誤って検出出力を出すことを防止するためのものである。

以上説明したように、ブルーミング現象に伴い発生した黒レベル変動は、黒レベル異常検出回路１１により検出されることで、基準電圧ＶＲＥＦが、通常状態における電圧ＶＲＥＦ１から異常状態におけるＶＲＥＦ２へと切り換えられる。それと同時に、クランプ動作の黒レベル基準として、それまでの可変増幅器４の出力信号のＯＢレベルＶＯＢからブランキングレベルＶＢＬＫへと切り換えられる。

電圧ＶＲＥＦ２は、電圧ＶＲＥＦ１よりもΔＶだけ低い電圧レベルに設定されており、積分アンプ６の基準電圧ＶＲＥＦが電圧ＶＲＥＦ１からＶＲＥＦ２へと切り換えられることにより、可変増幅器４の出力信号のブランキング出力は目標電圧ＶＲＥＦ１へと収束するのではなく、ＶＲＥＦ２に収束する。

すなわち、積分出力１Ｃにおいて、本来の正しいＯＢレベルから誤ったＯＢレベルＶＳＡＴに追従して誤差電圧ＶＳＡＴを出力する前に、目標電圧がＶＲＥＦ１がＶＲＥＦ２に切り換えられることで、図２に示すように、ΔＶだけ出力低減が為されて、ＶＢＬＫが、本来のＯＢレベルに対してちょうどΔＶだけ低い電圧レベルのところ（ＶＲＥＦ２）にクランプされることになるので、撮像信号としては、最終的には、適切な黒レベルにクランプされて収束する結果となり、ＯＢレベル異常時においても、十分に、撮像信号の黒沈みを抑えることができる。

ＣＣＤのブルーミング現象が解消した後には、今度は、可変増幅出力１Ｄは本来の正しいＯＢ出力レベルに対して、電圧変動分ΔＶだけ基準電圧ＶＲＥＦ１に引き上げられる。したがって、ΔＶ電圧を適切に設定することにより、クランプ後の撮像信号が正しいＯＢ出力レベルに復帰するのに要する時間も短縮することができる。

たとえば、ＣＣＤ飽和レベルＶＳＡＴに比較して十分に小さいΔＶ（＝ＶＯＢ−ＶＢＬＫ）を用いれば、ブルーミングに際して、クランプ変動電圧ΔＶに比例して、黒沈み量と復帰時間を大幅に抑えることができる。

以上のように、黒レベル異常検出回路１１は、撮像素子１のばらつき及び温度特性による光学的黒レベルの変動量を逸脱する変動量の異常検出を行う。黒レベル異常検出回路１１の検出結果に基づいて、正常時にはサンプルホールド回路１７により抽出された光学的黒レベルを基準として第１の目標値ＶＲＥＦ１にクランプし、異常時にはサンプルホールド回路２０により抽出されたブランキングレベルを基準として第２の目標値ＶＲＥＦ２にクランプする。

具体的には、異常検出回路１１の検出結果に基づいて、正常時にはサンプルホールド回路１７により抽出された光学的黒レベルと第１の目標値ＶＲＥＦ１との誤差信号を検出し、異常時にはサンプルホールド回路２０により抽出されたブランキングレベルと第２の目標値ＶＲＥＦ２との誤差信号を検出する。検出された誤差信号をオフセット加算回路３により撮像素子１による光電変換後の電気信号から減算するための負帰還信号となすことで撮像信号の光学的黒レベルを所定の電圧にクランプすることができる。

第２の目標値ＶＲＥＦ２は、サンプルホールド回路１７により抽出された光学的黒レベルとサンプルホールド回路２０により抽出されたブランキングレベルとのレベル差に基づいて設定される。第１及び第２の目標値ＶＲＥＦ１，ＶＲＥＦ２は、可変増幅器４の増幅度に応じて設定される。

なお、クランプの基本的な動作を簡略に説明するために、本実施形態では、可変増幅器４のゲインを１倍の扱いとしたが、可変増幅器４のゲイン設定によってオフセット加算回路３におけるオフセット補正量がゲイン倍されることを考えれば、適切なΔＶ電圧がゲイン設定値を考慮して決定されることは言うまでもない。

勿論、可変増幅器４の可変量に応じて、適切な黒レベルの基準電圧ＶＲＥＦ１及びＶＲＥＦ２をテーブル参照値として複数、個別にもち、適時、切り換えて使用しても良い。

（第２の実施形態）
ところで、前記第１の実施形態で示したフィードバック方式のＯＢクランプ回路は、可変増幅器の出力信号をフィードバックする構成のものであったが、昨今の撮像機器のデジタル化に際して、可変増幅器の後段にＡ／Ｄ変換器を設けて、そのデジタル出力をフィードバックする構成も、一般に、よく利用されている。

このようなデジタルフィードバック方式のＯＢクランプ回路に対しても、ブルーミング発生時のＯＢレベルの変動による黒沈みを抑え、ブルーミングの解消後の正常なＯＢレベルへのクランプ復帰時間を短縮できるようにその構成及び動作を工夫したものが、本発明の第２の実施形態である。

図４は、本発明の第２の実施形態の構成例を示すブロック図である。
図４の構成について説明すると、４０は被写体の光学像を電気信号に変換するＣＣＤ（ＣＣＤイメージセンサ）であり、このＣＤＤ４０から出力される撮像信号が、ＣＤＳ（相関２重サンプリング）回路４１に入力されてリセットノイズが除去された後に、オフセット加算回路４３に入力されて所定のオフセット電圧が加算されて、そのオフセット加算出力が可変増幅器４５に入力される。

また、ＣＤＳ回路４１は、端子４２より入力された所定の基準電圧ＶＲＥＦを撮像信号のフィードスルー部を基準とするＣＤＳ回路を成しており、同様に、可変増幅器４５は、基準電圧ＶＲＥＦを撮像信号の直流増幅の基準とする直流増幅器を成している。

可変増幅器４５は、ＣＣＤ４０の出力感度ばらつきを補正したり、撮像装置の感度設定を切り換えるためのゲイン可変手段である。

可変増幅器４５からの増幅出力信号は、Ａ／Ｄ変換器４６に入力されてアナログ撮像信号からデジタル撮像信号に変換される。デジタル信号に変換された撮像信号は、一方で、画像処理・記録・表示回路６０に入力されるとともに、他方で、ＯＢレベル抽出回路５１に入力されてデジタル信号の中に含まれるＯＢ期間のＯＢレベルが抽出されて比較回路５４及びデータセレクタ４７に入力される。

Ａ／Ｄ変換器４６からのデジタル信号は、他方で、ブランキングレベル抽出回路５３に入力されてデジタル信号の中に含まれるブランキング期間のブランキングレベルが抽出されて比較回路５４及びデータセレクタ４７へ入力される。

比較回路５４の比較結果は制御回路５５へ入力されて、その制御出力により、データセレクタ４７に入力されているＯＢレベル及びブランキングレベルのデータ切り替えが制御されると同時に、データセレクタ５６に入力されている黒レベル目標値のデータ（レジスタ値）５８及び５９へのデータ切り換えが制御される。データセレクタ５６の切り換え、選択出力は、演算回路５２へ入力されて、選択された黒レベル目標値とデータセレクタ４７から選択出力との間で誤差演算が行われて、その出力が、電流ＤＡＣ４９（Ｄ／Ａ変換器）を介してアナログ電流値に変換されて出力される。

ＯＢレベル抽出回路５１及び電流ＤＡＣ４９には、端子５０よりＯＢ画素の読み出しタイミングに同期するＯＢクランプパルスＣＰＯＢが入力されており、これによりＯＢレベルの抽出及び電流ＤＡＣ４９の駆動が行われる。

ブランキングレベル抽出回路５３には、端子５７よりＯＢ画素の読み出しタイミングに同期するブランキングパルスＣＰＢＬＫが入力されており、これによりブランキングレベルの抽出が行われる。

黒レベル異常検出回路６１は、上記のＯＢレベル抽出回路５１、ブランキングレベル抽出回路５３、比較回路５４、制御回路５５とから構成されており、制御回路５５の制御出力が検出出力になっている。

電流ＤＡＣ４９の出力は一端を接地されたコンデンサ４８に接続されており、出力電流をコンデンサ４８に充放電することによって、前記抽出されたＯＢ誤差レベルが電流値とコンデンサ４８によって構成される所定の時定数にて積分されるとともに、その出力がバッファ回路４４を介して減算値としてオフセット加算回路４３に入力されて減算されるフィードバック制御の構成になっている。

そして、通常状態において、可変増幅器４５の出力信号のＯＢレベルが直流電圧レベルＶＲＥＦ１にクランプされて収束する際の様子は、すでに説明した従来例の図８に示した例と同様であるので、ここでは図示しない。

ＣＣＤ出力のＯＢ画素出力は、ＣＤＳ（相関２重サンプリング）回路４１の働きにより、基準電圧ＶＲＥＦに比較的近い直流電圧を保っているが、実際には、ＣＣＤのフィードスルー成分と信号成分との差成分（ＣＣＤオフセット）及び、撮像素子の温度に依存する暗電流成分が重畳されてオフセット誤差を有している。（通常、数ミリ〜数十ミリボルト）

このオフセット誤差ＶＥＲＲは、撮像素子ごとにばらつき、また、温度により変動する。そして、このオフセット誤差が可変増幅器４５によって増幅されて、撮像信号の黒レベルに重畳して、Ａ／Ｄ変換器４６によりデジタル値に変換されて出力される。

通常状態において、黒レベル異常検出回路６１からはローレベルが出力されて、データセレクタ４７では抽出されたＯＢレベル、データセレクタ５６では黒レベル目標値１が選択される。

オフセット誤差ＶＥＲＲは、デジタル変換された黒レベルからＯＢレベル抽出回路５１、デジタル演算回路５２、データセレクタ５６により選択された黒レベル目標値１、電流ＤＡＣ４９によって検出され、積分されて、バッファ回路４４を介して積分出力信号ΔＶＥＲＲとして出力されて、ＣＤＳ回路４１の出力信号より減算される。

ＯＢクランプパルスの出力毎に、この動作が繰り返されることにより、黒レベル変動ΔＶＥＲＲはＶＥＲＲに近づき、ＣＤＳ回路４１のＯＢ出力が基準電圧ＶＲＥＦ１に近づくとともに、これに対応してＡ／Ｄ変換後のＯＢレベルも所定の目標値１へと収束する。

次に、本発明の第２の実施形態におけるブルーミング発生時のクランプ動作を説明する。
ブルーミング発生時のクランプ動作を説明するための各部の動作波形であるが、本発明の第１の実施形態の説明で用いた図２の様子とほぼ同様であるので、図２を用いて（差異の部分を含めて）以下に説明する。

ＣＤＳ回路４１の出力１ＡのＯＢ出力は、ブルーミングの発生にともない急速に上昇しＣＣＤ飽和レベルＶＳＡＴに達する。可変増幅器４５からの出力信号１ＤのＯＢ出力は、最初、ＣＤＳ出力１ＡのＯＢ出力上昇に合わせて上昇を開始し、その黒レベル目標値１からの誤差分が、Ａ／Ｄ変換器４６及びＯＢレベル抽出回路５１、デジタル演算回路５２、データセレクタ５６により選択された黒レベル目標値１、電流ＤＡＣ４９によって検出され、積分されて、バッファ回路４４を介して積分出力信号としてＣＤＳ回路４１の出力信号より減算される過程で、電流ＤＡＣ４９とコンデンサ４８とで設定された時定数による応答時間で、積分出力１Ｃとして、上昇したＣＤＳ出力１ＡのＯＢレベルに対してゆるやかに基準電圧ＶＲＥＦ１まで引き下げるように働く。

しかし、急速にＣＣＤ飽和レベルＶＳＡＴまで上昇したＯＢ出力に対して、黒レベルの異常検出回路６１は、黒レベルの異常を検知して、その出力がハイレベルとなって、データセレクタ４７ではＯＢレベルがブランキングレベルに切り換えられて、セレクタ５６により黒レベル目標値が、通常状態における目標値１から異常状態における目標値２へと切り換えられる。

図５は、ブルーミング発生時の黒レベル異常検出回路６１における検出動作を説明するための各部の動作波形である。

まず、可変増幅出力１Ｄは、１ライン単位の撮像信号の様子を模式化して示したものであり、１水平ライン毎の信号は、大まかに、ブランキング期間と映像読み出し期間とＯＢ期間とにより構成される。ブランキング期間は、ＣＣＤからの画素の読み出しの行われていない期間である。

可変増幅出力１Ｄでは、ＯＢ期間の信号レベルが、ブルーミング現象により、本来の黒レベルから、映像読み出し期間の信号レベルと同様に、ＣＣＤの飽和レベルＶＳＡＴに、急速に上昇する。

しかし、ＣＣＤからの画素の読み出しの行われていないブランキング期間には、ブルーミングの影響はまったく生じない。

しかしながら、ブランキングレベルＶＢＬＫは、ＯＢレベルＶＯＢがブルーミング現象のない本来の黒レベルに有るときにも、ＶＯＢとの間に所定の電位差ΔＶをもつ。

ΔＶは、マイナス符号をもつ場合も有りうるが、本実施形態では、（ΔＶ＝ＶＯＢ−ＶＢＬＫ）とし、ＶＢＬＫ＜ＶＯＢの場合について説明する。

そして、Ａ／Ｄ変換器４６の出力信号は、ＯＢレベル抽出回路５１においてＯＢパルスＣＰＯＢ（１Ｅ）のハイレベル期間にＯＢレベルの抽出が行われて、ＯＢレベル抽出回路５１の出力ＯＢレベルＶＯＢは、それまでの本来の黒レベルからＣＣＤの飽和レベルＶＳＡＴに変わる。抽出されたＯＢレベルは、ＯＢパルスＣＰＯＢ（１Ｅ）のローレベル期間中は保持される。

一方、Ａ／Ｄ変換器４６の出力信号は、ブランキングレベル抽出回路５３においてブランキングパルスＣＰＢＬＫ（１Ｆ）のハイレベル期間にブランキングレベルの抽出が行われて、ブランキングレベル抽出回路５３の出力ＶＢＬＫはほとんど変化しない。抽出されたブランキングレベルは、ブランキングパルスＣＰＢＬＫ（１Ｅ）のローレベル期間中は保持される。

比較回路５４では、入力された上記のブランキング出力ＶＢＬＫとＯＢレベルＶＯＢとの間で比較演算が行われる。

そして、通常、ＶＢＬＫ、ＶＯＢ間の電位差ΔＶを考慮の上で、撮像信号が持っている黒レベル変動ＶＥＲＲを、およそ逸脱する黒レベル変動が発生した際に、初めて、ＯＢレベルＶＯＢと、ブランキングレベルＶＢＬＫとの間で比較レベルの逆転が起こるように、あらかじめ、適切な閾値レベルＶＴＨが設定される。

そして、ブランキングパルスＣＰＢＬＫ（１Ｆ）のハイレベル期間に、ＯＢレベルＶＯＢと（ブランキングレベルＶＢＬＫ＋ＶＴＨ）とで大小比較が行われる。

通常状態においては、（ＯＢ＜ＶＢＬＫ＋ＶＴＨ）となり、制御回路５５に対して比較出力１Ｇはローレベル出力となる。また、ＯＢ部へのブルーミング発生時には、（ＯＢ＞ＶＢＬＫ＋ＶＴＨ）となって、制御回路５５に対して比較出力１Ｇはハイレベル出力となる。

したがって、この場合（ＶＯＢ＝ＶＳＡＴ）、ブランキングパルスＣＰＢＬＫ（１Ｆ）のハイレベル期間に、比較出力１Ｇは、ローレベルからハイレベルに逆転する。そして、可変増幅出力１ＤのＯＢレベルＶＯＢが、ブルーミング現象が解消して本来のＯＢレベルに戻るまでの間、ハイレベルを保持する。

制御回路５５の出力すなわち黒レベル異常検出回路６１の出力１Ｊは、比較出力１Ｇの結果を受けて、比較出力１Ｇが所定期間ハイレベルを持続したら、ローレベルからハイレベルに逆転する。そして、可変増幅出力１ＤのＯＢレベルＶＯＢが、ブルーミング現象が解消して本来のＯＢレベルに戻るまでの間、ハイレベルを保持するとともに、比較出力１Ｇがローレベルに転じた後、直ちにローレベルになる。

これは、たとえば、可変増幅器などのゲイン切り換えにより生じた極めて短期間のＯＢ変動に、黒レベル異常検出回路６１が敏感に反応して誤って検出出力を出すことを防止するためのものである。

以上説明したように、ブルーミング現象の発生に伴い発生した黒レベル変動は、黒レベル異常検出回路６１により検出されることで、黒レベル目標値が、通常状態における目標値１から異常状態における目標値２へと切り換えられる。それと同時に、クランプ動作の黒レベル基準として、それまでのＡ／Ｄ変換器４６の出力信号から抽出されたＯＢレベルＶＯＢからブランキングレベルＶＢＬＫへと切り換えられる。

これにより、バッファ回路４４から出力された積分出力１Ｃが、通常状態における目標値１（電圧ＶＲＥＦ１）から異常状態における目標値２（ＶＲＥＦ２）へと切り換えられる。

電圧ＶＲＥＦ２は、電圧ＶＲＥＦ１よりもΔＶだけ低い電圧レベルに設定されており、演算回路５２の黒レベル目標値（基準電圧ＶＲＥＦ）が目標値１（電圧ＶＲＥＦ１）から目標値２（ＶＲＥＦ２）へと切り換えられることにより、可変増幅器４の出力信号のブランキング出力は目標値１（電圧ＶＲＥＦ１）へと収束するのではなく、目標値２（ＶＲＥＦ２）に収束する。

すなわち、積分出力１Ｃにおいて、本来の正しいＯＢレベルから誤ったＯＢレベルＶＳＡＴに追従して誤差電圧ＶＳＡＴを出力する前に、目標電圧がＶＲＥＦ１がＶＲＥＦ２に切り換えられることで、図２に示すように、ΔＶだけ出力低減が為されて、ＶＢＬＫが、本来のＯＢレベルに対してちょうどΔＶだけ低い電圧レベルところ（ＶＲＥＦ２）にクランプされることになるので、撮像信号としては、最終的には、適切な黒レベルにクランプされて収束する結果となり、ＯＢレベル異常時においても、十分に、撮像信号の黒沈みを抑えることができる。

ＣＣＤのブルーミング現象が解消した後には、今度は、可変増幅出力１Ｄは本来の正しいＯＢ出力レベルに対して、電圧変動分ΔＶだけ基準電圧ＶＲＥＦ１に引き上げられる。したがって、ΔＶ電圧を適切に設定することにより、クランプ後の撮像信号が正しいＯＢ出力レベルに復帰するのに要する時間も短縮することができる。

たとえば、ＣＣＤ飽和レベルＶＳＡＴに比較して十分に小さいΔＶ（＝ＶＯＢ−ＶＢＬＫ）を用いれば、ブルーミングに際して、クランプ変動電圧ΔＶに比例して、黒沈み量と復帰時間を大幅に抑えることができる。

第１及び第２の目標値は、Ａ／Ｄ変換器４６のデジタル下限値に対応するボトム電圧と、ＯＢレベル抽出回路５１により抽出された光学的黒レベルとブランキングレベル抽出回路５３により抽出されたブランキングレベルとのレベル差とに基づいて設定される。

ところで、クランプ変動電圧ΔＶとそれによるクランプ収束時間は、本実施形態のように、デジタル値を介したデジタルフィードバッククランプ方式の場合には、単純に、アナログ領域における黒レベルの電圧変動量だけでは決定し得ない。

図６は、ブルーミングによるＯＢレベル変動時の撮像信号のクランプ波形に関して、撮像信号のアナログ値とデジタル値との対応を示したものである。

可変増幅出力２Ｄ（Ａ／Ｄ変換器４６の入力）、Ａ／Ｄ変換器４６のデジタル下限値（ゼロ）に対応するボトム電圧２Ｂに対して、もし、ブランキングレベルが、ボトム電圧２Ｂを下回ると結果は全てゼロとなりアナログ電圧を正しくデジタル値で表現できない。

すなわち、ブランキングレベルを定める目標値２が、正しいＯＢレベルを定める目標値１からΔＶ（に相当するＡ／Ｄ変換値）だけ減じたレベルが、Ａ／Ｄ変換器４６のデジタル下限値（ゼロ）を下回ると目標値２がデジタル下限値（ゼロ）となり、ＯＢレベル異常時には、デジタル下限値（ゼロ）を下回る分（Ｖ０）だけ、黒レベルは、正常時の値から降下したところにクランプ収束する結果となる。（レベルＶ０の黒沈み発生）

また、このような場合には、ブルーミングによるＯＢレベルの異常検出直後、ΔＶがボトム電圧２Ｂを下回った分だけ減じられて復帰量が正しくフィードバックできないため、クランプ収束時間もその分だけ時間がかかる。

勿論、ΔＶがボトム電圧２Ｂを下回ることがないようにΔＶの範囲を制限することで回避する方法も考えられる。しかし、ΔＶは可変増幅器４５の増幅度に比例して増大するので、増幅度が高くなるとそれだけ対応が難しい。

そこで、本実施形態においては、このような場合には、ＯＢレベルの異常検出時に、黒レベルの目標値１及び目標値２に対して、所定のオフセットデータＤ１を設けることで、目標値１からΔＶ（に相当するＡ／Ｄ変換値）だけ減じたレベルが、Ａ／Ｄ変換器４６のデジタル下限値（ゼロ）を下回ることのを回避させる手段を講じている。そして、後段の画像処理・記録・表示回路６０において、このオフセットデータＤ１を減ずることで、黒沈みのない適正な黒レベルを得ることができる。

なお、クランプの基本的な動作を簡略に説明するために、本実施形態では、可変増幅器４５のゲインを１倍の扱いとしたが、可変増幅器４５のゲイン設定によってオフセット加算回路４３におけるオフセット補正量がゲイン倍されることを考えれば、適切なΔＶを考慮して決定されることは言うまでもない。

勿論、可変増幅器４５の可変量に応じて、適切な黒レベル目標値１及び２をテーブル参照値として複数、個別にもち、適時、切り換えて使用しても良い。

なお、本発明の第１、第２の実施形態においては、従来例における装置構成と対比するために、従来例の装置構成をベースに、撮像素子、ＣＤＳ回路、オフセット加算器、ゲイン可変増幅器の順番で信号処理の構成を成した一例を説明しているが、本発明の、オフセット加算器へのオフセット加算器を制限する、即ち、撮像手段の素子ばらつきや温度特性及び増幅手段による変動量をおよそ逸脱する負帰還信号に対して帰還制限を行うという主旨に基づけば、必ずしも、順番は上記の構成に限定されるものではない。

以上の説明から容易に理解できるように、第１及び第２の実施形態によれば、ＣＣＤのブルーミング現象の発生によって、たとえＣＣＤ出力に適正レベルを大きく逸脱するＯＢレベル変動が発生したとしても、光学的黒レベルの異常を検出する検出手段を有し、検出手段の結果に基づいて、正常時にはＯＢレベルのクランプ手段を選択し、異常時にはブランキンングレベルのクランプ手段を選択するように為したので、ＯＢ出力を大きく誤った黒レベルに追従して撮像信号に黒沈みを生じるという問題のない撮像信号を得ることができる。

また、ＣＣＤのブルーミングが解消した後も、正常なＯＢレベルへの復帰が速やかに行えるので、応答性に優れた撮像信号を得ることができる。

なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

本発明の第１の実施形態の構成ブロック図である。 本発明の第１の実施形態の動作を説明する各部動作波形図である。 本発明の第１の実施形態の動作を説明する各部動作波形図である。 本発明の第２の実施形態の構成ブロック図である。 本発明の第２の実施形態の動作を説明する各部動作波形図である。 本発明の第２の実施形態の動作を説明する各部動作波形図である。 従来例の構成ブロック図である。 従来例の通常の動作を説明する各部動作波形図である。 従来例の問題発生時の動作を説明する各部動作波形図である。

符号の説明

１ ＣＣＤ
２ ＣＤＳ回路
３、２１ オフセット加算回路
４ 可変増幅器
５ 基準電圧ＶＲＥＦ
６ 積分増幅器
１２、１４ 比較器
１０、１８ セレクタ
８ 基準電圧ＶＲＥＦ１
９ 基準電圧ＶＲＥＦ２
１７、１９、２０ サンプルホールド回路
２３ ＯＢクランプパルス
２４ ブランキングパルス
２６ 画像処理・記録・表示回路
４０ ＣＣＤ
４１ ＣＤＳ回路
４２ 基準電圧ＶＲＥＦ
４３ オフセット加算回路
４４ バッファ回路
４５ 可変増幅器
４８ コンデンサ
４６ Ａ／Ｄ変換器
４９ 電流ＤＡＣ（Ｄ／Ａ変換器）
６０ 画像処理・記録・表示回路
５２ デジタル演算回路
４７、５６ データセレクタ
５０ ＯＢクランプパルス
５７ ブランキングパルス
６１ 黒レベル異常検出回路
５８ 黒レベル目標値１
５９ 黒レベル目標値２

Claims (15)

1. 被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子と、
   前記撮像素子による光電変換後の撮像信号に含まれる光学的黒レベルを抽出する光学的黒レベル抽出手段と、
   前記撮像信号のブランキング期間におけるブランキングレベルを抽出するブランキングレベル抽出手段と、
   前記光学的黒レベル抽出手段により抽出された光学的黒レベルを基準として第１の目標値にクランプする第１のモードと、前記ブランキングレベル抽出手段により抽出されたブランキングレベルを基準として第２の目標値にクランプする第２のモードとを備えるクランプ手段と、
   前記光学的黒レベル抽出手段で抽出した光学的黒レベルと、前記ブランキングレベル抽出手段で抽出したブランキングレベルとの差が閾値より小さい場合には前記クランプ手段を第１のモードに設定し、当該差が前記閾値より大きい場合に前記クランプ手段を第２のモードに設定する制御手段と
   を有することを特徴とする撮像装置。
2. さらに、前記撮像素子による光電変換後のアナログ撮像信号をデジタル撮像信号に変換するＡ／Ｄ変換手段を有し、
   前記光学的黒レベル抽出手段及び前記ブランキングレベル抽出手段は、デジタル撮像信号に含まれる光学的黒レベル及びブランキングレベルを抽出し、
   前記クランプ手段は、前記第１のモードでは前記光学的黒レベルを第１の目標値にクランプし、前記第２のモードでは前記ブランキングレベルを第２の目標値にクランプすることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記第１及び第２の目標値は、前記Ａ／Ｄ変換手段のデジタル下限値に対応するボトム電圧と、前記光学的黒レベル抽出手段により抽出された光学的黒レベルと前記ブランキングレベル抽出手段により抽出されたブランキングレベルとのレベル差とに基づいて設定されることを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
4. 前記光学的黒レベル抽出手段及び前記ブランキングレベル抽出手段は、アナログ撮像信号をサンプルホールドするサンプルホールド手段である請求項１記載の撮像装置。
5. 前記第２の目標値は、前記光学的黒レベル抽出手段により抽出された光学的黒レベルと前記ブランキングレベル抽出手段により抽出されたブランキングレベルとのレベル差に基づいて設定されることを特徴とする請求項４記載の撮像装置。
6. 前記クランプ手段は、
   前記撮像素子による光電変換後の電気信号に対して所定の直流電圧を加算するオフセット加算手段と、
   前記第１のモードでは前記光学的黒レベル抽出手段により抽出された光学的黒レベルと第１の目標値との誤差信号を検出し、前記第２のモードでは前記ブランキングレベル抽出手段により抽出されたブランキングレベルと第２の目標値との誤差信号を検出する誤差信号検出手段とを有し、
   前記光学的黒レベル抽出手段及び前記ブランキングレベル抽出手段は、前記オフセット加算手段による直流電圧加算処理後の撮像信号に含まれる光学的黒レベル及びブランキングレベルを抽出し、
   前記検出された誤差信号を前記オフセット加算手段により前記撮像素子による光電変換後の電気信号から減算するための負帰還信号となすことで前記撮像信号の光学的黒レベルを所定の電圧にクランプすることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
7. さらに、前記オフセット加算手段による直流電圧加算処理後のアナログ撮像信号をデジタル撮像信号に変換するＡ／Ｄ変換手段を有し、
   前記光学的黒レベル抽出手段及び前記ブランキングレベル抽出手段は、デジタル撮像信号に含まれる光学的黒レベル及びブランキングレベルを抽出することを特徴とする請求項６記載の撮像装置。
8. 前記第１及び第２の目標値は、前記Ａ／Ｄ変換手段のデジタル下限値に対応するボトム電圧と、前記光学的黒レベル抽出手段により抽出された光学的黒レベルと前記ブランキングレベル抽出手段により抽出されたブランキングレベルとのレベル差とに基づいて設定されることを特徴とする請求項７記載の撮像装置。
9. 前記光学的黒レベル抽出手段及び前記ブランキングレベル抽出手段は、アナログ撮像信号をサンプルホールドするサンプルホールド手段である請求項６記載の撮像装置。
10. 前記第２の目標値は、前記光学的黒レベル抽出手段により抽出された光学的黒レベルと前記ブランキングレベル抽出手段により抽出されたブランキングレベルとのレベル差に基づいて設定されることを特徴とする請求項９記載の撮像装置。
11. 前記ブランキング期間は、前記撮像素子からの画素信号の読み出しを停止している期間であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
12. 前記誤差信号検出手段は、前記第１のモードでは前記撮像信号に含まれる光学的黒レベルの変動に対して、所定の積分時定数を持って誤差の検出を行うことを特徴とする請求項６記載の撮像装置。
13. 前記制御手段は、前記撮像素子のばらつき及び温度特性による光学的黒レベルの変動量に応じて前記第１のモード又は前記第２のモードに設定することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の撮像装置。
14. さらに、所定ゲイン又は可変ゲインで前記撮像信号を増幅するための増幅手段を有し、
    前記第２の目標値は、前記増幅手段の増幅度に応じて設定されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の撮像装置。
15. 被写体の光学像を電気信号に変換する光電変換ステップと、
    前記光電変換ステップによる光電変換後の撮像信号に含まれる光学的黒レベルを抽出する光学的黒レベル抽出ステップと、
    前記撮像信号のブランキング期間におけるブランキングレベルを抽出するブランキングレベル抽出ステップと、
    前記抽出された光学的黒レベルを基準として第１の目標値にクランプする第１のモードと、前記抽出されたブランキングレベルを基準として第２の目標値にクランプする第２のモードとを備えるクランプステップと、
    前記光学的黒レベル抽出ステップで抽出した光学的黒レベルと、前記ブランキングレベル抽出ステップで抽出したブランキングレベルとの差が閾値より小さい場合には前記クランプステップにおいて第１のモードに設定し、当該差が前記閾値より大きい場合に前記クランプステップにおいて第２のモードに設定する制御ステップとを有することを特徴とする撮像方法。

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